JPH10199899A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体素子の実装を容易に行うことができ、
更には半導体素子自体が多少厚い場合であっても容易に
実装が可能なＢＧＡ型の半導体装置における半導体装置
の製造方法を提供する。 【解決手段】 素子搭載部１３の窪み加工を行った金属
基板シートに、それぞれの素子搭載部１３に符合する開
口部２２が形成された回路基板シートを接合して半導体
素子搭載基板シートを造り、搬送プレート上に位置決め
載置して、Ｘ方向及びＹ方向に所定距離だけ移送して、
半導体素子及び所定のワイヤボンディングを行い、それ
ぞれの半導体素子１４及びワイヤボンディングされた部
分を、ポッティングモールド又はインジェンクションモ
ールドにより樹脂封止した後、リードパターンの各外部
接続端子ランドに半田ボール１９又はバンプを形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生産性及び実装の
信頼性を向上できるＢＧＡ型（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａ
ｒｒａｙ）の半導体装置、特に、樹脂基板の一面側にリ
ードパターンを有し、他面側に半導体素子の搭載領域を
有する金属基板シートを接合して構成された半導体素子
搭載基板を用いたＢＧＡ型の半導体装置の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体装置の実
装は、半導体装置の外周縁に沿って、Ｊ型、ガルウイン
グ型等の所要の形状に形成された複数のアウターリード
を突出し、このアウターリードをプリント配線基板（Ｐ
ＷＢ）等の実装基板上に形成された配線パターンのマウ
ンティング・パッドに半田を用いて接続することによっ
て行なわれている。ところが、この実装方法において
は、比較的広い面積の実装領域を必要とし、装置の小型
化に対応できないという問題がある。そこで、近年、半
導体素子の微細化及び半導体装置のダウン・サイジング
化、低コスト化に対応して、半導体装置の複数の外部接
続端子に半田ボールを用い、これを実装基板上に実装す
る装置（ＢＧＡと称される）が、例えば特開平３−９９
４５６号公報、特開平４−２７７６３６号公報等におい
て提案されている。これらの装置によれば、前記複数の
半田ボールのそれぞれに対応して設けた実装基板上の複
数のマウンティング・パッド上に半導体装置の位置決め
を行って載置した後、加熱により、易溶融性の半田ボー
ルをリフローし、実装基板上に同時に接続できるので、
半導体装置の実装が容易となる利点がある。

【０００３】前記ＢＧＡ型の半導体装置は、例えば、次
のような方法によって製造されている。即ち、熱伝導性
を有する金属基材シートに素子搭載部を含む複数のユニ
ット領域を縦横方向に密接して整列した金属基板シート
シートとこれに接合される回路基板シートシートと重層
状態で接合する。この回路基板シートシートは、片面に
銅箔層を設けた所定の電気的絶縁性樹脂基材シートに、
中央部に半導体素子に対応した開口部と、この開口部に
沿ってかつ同開口部を取り囲むように放射状に配列され
た複数の導体リードから成るリードパターンと、導体リ
ードをエリアアレイ状に露出させる複数の空間部を設け
たソルダーレジスト膜とからなる複数のユニット領域を
縦横方向に密接して配列して構成されている。このよう
にして形成された半導体素子搭載基板シートを、各ユニ
ット領域を区分する縦横の境界線に沿って切断分離を行
い、図４に示すような個別の半導体素子搭載基板６０を
多数形成し、この半導体素子搭載基板６０を搬送キャリ
アに搭載して、又は個々に半導体装置の組立ラインに供
給、位置決めし、導電性接着剤を介在させて、半導体素
子６１の搭載を行なう。次に、それぞれボンディングワ
イヤ６２の一端部をワイヤボンディングパッドの一つに
接続し、他端部を半導体素子６１に設けられる電極端子
の一つに接続して電気的導通回路を形成するワイヤボン
ディングを行なう。その後、図５に示すように、半導体
素子６１、ボンディングワイヤ６２、ワイヤボンディン
グパッドをポッティング樹脂６３により樹脂封止するポ
ッティングモールドを行なう。そして、予め形成したソ
ルダーレジスト膜６４上にグリッドアレイ状に露出した
複数の前記外部接続端子６５上に、突出状態で半田ボー
ル６６をそれぞれ接続して個別の半導体装置６７を製造
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来例に係る半導体装置の製造方法にあっては、複数
の個別のユニット区画領域を有する金属基板シートシー
トと回路基板シートシートとが集積的に熱圧着された半
導体素子搭載基板シートから切断分離を行って、個々の
半導体素子搭載基板６０が形成されているので、個別の
半導体素子搭載基板６０の搬送や位置決め等の取り扱い
が煩雑となり、位置ずれや取扱い中の損傷による品質の
低下や半導体素子実装の作業効率が低下し、生産性を著
しく阻害するという問題が生じていた。さらに、個別の
半導体素子搭載基板６０を搬送キャリアに位置決めする
ために高価な実装設備を必要とし、半導体装置の製造コ
ストを上昇させるという経済性の問題が生じていた。ま
た、半導体素子６１は半導体素子搭載基板６０の上に搭
載し、更にはその上からワイヤボンディングを行うの
で、半導体素子６１が少し厚い場合には実装が困難であ
るという問題があった。本発明はかかる事情に鑑みてな
されたもので、半導体素子等の実装の際に、搬送及び位
置決め等の作業性を向上することができて半導体素子等
の実装を容易に行うことができ、更には半導体素子自体
が多少厚い場合であっても容易に実装が可能で、しか
も、半導体装置の生産性を向上させることのできるＢＧ
Ａ型の半導体装置における半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の半導体装置の製造方法は、中央に半導体素子が搭
載され、その周囲には該半導体素子の複数の電極パッド
にボンディングワイヤを介して連結された複数のリード
からなるリードパターンを有し、しかもそれぞれの前記
リードにはグリッドアレイ状に配置されて接続端子とな
る複数の半田ボール又はバンプが設けられた半導体装置
の製造方法であって、所要数の前記半導体装置が縦横に
並置可能な広さを有すると共に熱伝導性の良好な金属基
板シートを用意し、それぞれの半導体装置の素子搭載部
の窪み加工を行って、その周囲より下部位置に形成する
と共に、その表面に所定の下地めっきを行う第１工程
と、前記金属基板シート上に形成される複数の半導体装
置の素子搭載部に符合する開口部が形成され、しかも該
開口部の周囲には、該開口部に配置される半導体素子に
連結されるリードパターンがエッチング加工によって形
成された回路基板シートを用意する第２工程と、前記第
１工程で製造された金属基板シートに、前記第２工程で
用意された回路基板シートをそれぞれの前記素子搭載部
に開口部を一致させて接合して半導体素子搭載基板シー
トを造る第３工程と、前記半導体素子搭載基板シートを
搬送プレート上に位置決め載置し、前記半導体素子搭載
基板シートをＸ方向及びＹ方向に所定距離だけ移送し
て、それぞれの素子搭載部に半導体素子を搭載し、所定
のワイヤボンディングを行ってそれぞれの半導体素子の
端子パッドと前記リードパターンとを連結する第４工程
と、それぞれの前記半導体素子及びワイヤボンディング
された部分を、ポッティングモールド又はインジェンク
ションモールドにより樹脂封止する第５工程と、前記リ
ードパターンの各外部接続端子ランドに前記半田ボール
又はバンプを形成する第６工程と、以上の工程によっ
て、半導体装置が縦横に並置された連結半導体装置から
単一の半導体装置を切断分離する第７工程とを有してい
る。また、請求項２記載の半導体装置の製造方法は、請
求項１記載の半導体装置の製造方法において、第１工程
における前記窪み加工は、プレス処理によって行ってい
る。請求項３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１
記載の半導体装置の製造方法は、第１工程における前記
窪み加工は、エッチング処理によって行っている。請求
項４記載の半導体装置の製造方法は、請求項１〜３のい
ずれか１項に記載の半導体装置の製造方法における第２
工程において、前記回路基板シートの前記外部接続端子
ランドを除く部分には、ソルダーレジスト膜が形成され
ている。なお、以上の発明において、熱伝導性の良好な
金属基板シートには、純銅の基板の他、銅合金の基板を
含む。

【０００６】請求項１〜４記載の半導体装置の製造方法
は、複数の半導体装置が縦横に並ぶ広さの金属基板シー
トを用意し、これに所定のリードパターンが形成された
回路基板シートを貼着して半導体素子搭載基板を造り、
この上に半導体素子を搭載して、所定のワイヤボンディ
ングを行い、樹脂封止しているので、多数の半導体装置
を一つの基板上に製造できる。そして、半導体素子が搭
載される素子搭載部は、窪み加工が行われて、その周囲
より下部位置に形成されているので、薄い半導体素子は
当然載置できるとして、多少厚みのある半導体素子であ
っても搭載できる。特に、請求項２記載の半導体装置の
製造方法においては、窪み加工がプレス処理によって形
成されているので、短時間に所定の形状の窪み加工が行
え、更にその窪み深さも任意に設定できる。そして、請
求項３記載の半導体装置の製造方法においては、窪み加
工がエッチング処理によって行われているので、その処
理が簡単であり、特別な金型等を必要としないが、金属
基板シートの厚みによってその深さが制限される。請求
項４記載の半導体装置の製造方法においては、回路基板
シートの外部接続端子ランドを除く部分には、ソルダー
レジスト膜が形成されているので、半田ボールの固着が
容易であり、更には、リードパターンの腐食を防止する
と共に、この半導体装置を実装した場合の他回路との不
要な接触を防止できる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された
半導体装置の部分断面図、図２は同平面図、図３は本発
明の第２の実施の形態に係る半導体装置の製造方法によ
って製造された半導体装置の部分断面図である。

【０００８】まず、第１の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法によって製造された半導体装置１０の単体に
ついて説明する。図１に示すように、半導体装置１０
は、熱伝導性の良好な金属基板の一例である銅基板１１
と、この上に接合された絶縁性樹脂基材の一例であるガ
ラスクロスエポキシ樹脂板１２ａを絶縁材として用いた
回路基板１２と、銅基板１１の中央に窪み加工を行って
形成された素子搭載部１３に搭載される半導体素子１４
と、半導体素子１４の端子部（電極パッド）と回路基板
１２上のリードパターン１５の各リード１６の内側端部
とをそれぞれ連結するボンディングワイヤ１７と、各リ
ード１６の外側端部の外部接続端子ランド１８にそれぞ
れ固着された半田ボール１９と、半導体素子１４及びボ
ンディングワイヤ１７を被覆するポッティング樹脂２０
と、各リードパターン１５の表面を覆うソルダーレジス
ト膜２１とを有している。

【０００９】前記素子搭載部１３は、プレス処理によっ
て板厚程度の窪み加工がなされ、搭載する半導体素子１
４の高さが銅基板１１の表面から余分に突出しないよう
になっている。前記回路基板１２には素子搭載部１３に
符合する開口部２２が形成されて、半導体素子１４が露
出するようになっている。また、前記外部接続端子ラン
ド１８は、素子搭載部１３の外側に縦横でしかも一定ピ
ッチで形成され、外部接続端子ランド１８に接合される
半田ボール１９がグリッドアレイ状に配列されるように
なっている。前記ソレダーレジスト膜２１は、各外部接
続端子ランドを除く回路基板１２の表面を覆うようにな
って、半田ボール１９が所定の位置に固着するのを助け
ると共に、表面のリードパターン１５の保護を図ってい
る。以下、このような構造となった半導体装置１０の製
造方法について説明する。

【００１０】図２には、前記半導体装置１０が縦横に複
数個（この例では２０個）連結された連結半導体装置２
３を示すが、図に示すような、連結半導体装置２３と同
一の広さを有する金属基板シートの一例である厚みが
０．２５〜０．５５ｍｍの銅基板シートを用意し、この
上に、各半導体装置１０の半導体素子１４が搭載される
部分に窪み加工の一例であるプレス処理を行って、表面
より少し下部位置に複数の素子搭載部１３を所定ピッチ
で形成する。この後、前記銅基板シートに所定のめっき
（例えば、Ｎｉめっき）を行って、下地めっき層２４を
形成する。なお、更に、耐食性を向上するため、あるい
は鑞付け性を向上するために、下地めっき層２４の上
に、更に金、銀、パラジウム等のめっきをすることは自
由である（以上、第１工程）。

【００１１】前記銅基板シートと同一広さの電気的絶縁
性部材の一例であるガラスクロスエポキシ樹脂基材シー
ト（板厚０．３〜０．５ｍｍ、ＦＲ−４又はＦＲ−５）
を用意し、その片面に厚みが３２μｍ程度の銅箔層を設
けると共に、他面に、熱硬化性接着剤の一例であって、
厚みが５０〜１００μｍ程度のプリプレグ層２５を設け
ておく。このような構成となった基板シートを、まずプ
レス処理によって前記銅基板シートに形成された各素子
搭載部１３に符合する複数の開口部２２を形成する。そ
して、表面の銅箔層を周知の方法によってエッチング加
工して、各開口部２２の周囲にリードパターン１５を形
成して、回路基板シートを製造する（以上、第２工
程）。

【００１２】この回路基板シートを前記銅基板シートに
プリプレグ層を介して熱圧着するが、この場合、銅基板
シートの各素子搭載部１３と、回路基板シートの各開口
部２２との位置を符合させた状態で接合する。この後、
慣用のスクリーン印刷法によって外部接続端子ランド１
８を露出させた状態で、ソルダーレジスト膜２１を形成
する。これによって、半導体素子搭載基板シートが完成
する（以上、第３工程）。次に、この半導体素子搭載基
板シートを図示しない搬送プレート上に位置決め載置し
て、該搬送プレートをＸ方向及びＹ方向に所定距離だけ
移動して、載置した半導体素子搭載基板シートを所定の
位置に移動させた状態で、各素子搭載部１３に所定の半
導体素子１４を順次搭載し、所定のワイヤボンディング
を行う。ここで、素子搭載部１３は窪み加工が成されて
いるので、各半導体素子１４の端子パッド２６の位置が
下がり、各端子パッド２６と、リード１６の内側端部と
を連結するボンディングワイヤが回路基板シートの表面
から突出しないことになる（以上、第４工程）。

【００１３】以上の工程を経た後、各素子搭載部１３に
所定量のポッティング樹脂２０を流し込んで、半導体素
子１４とボンデイングワイヤ１７及びこれらの接合部分
の樹脂シールを行う（以上、第５工程）。次に、各リー
ドの外側端部である外部接続端子ランド１８に半田ボー
ル１９を固着して、連結半導体装置２３が完成する（以
上、第６工程）。使用にあっては、図２に示す縦横の切
り取り線２７の部分でジグ・フライスやその他のカッタ
ー等によって切断分離して、単独の半導体装置１０が製
造される（以上、第７工程）。なお、銅基板１１は半導
体素子１４の放熱の促進を図ると共に、半導体素子１４
を電気的にシールし、外部からの雑音を遮断する働きが
ある。

【００１４】続いて、図３に示す本発明の第２の実施の
形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された半
導体装置３０について説明するが、前記第１の実施の形
態に係る半導体装置の製造方法によって製造された半導
体装置１０と同一の構成要素については、同一の番号を
付してその詳しい説明を省略する。半導体装置３０に使
用する金属基板の一例である銅基板３１はやや厚めの銅
基板３１が使用され、その中央に形成される素子搭載部
３２は、周知のエッチング処理によって板厚の１／３〜
２／３程度の窪み加工が行われている。これによって、
搭載する半導体素子１４の位置を下げることができ、全
体としてより薄い半導体装置３０を提供できる。

【００１５】その製造方法においては、第１の実施の形
態に係る半導体装置の製造方法におけるプレス処理によ
って窪み加工を行う代わりにエッチング処理によって、
素子搭載部３２を形成しており、その他の点については
同一である。この半導体装置３０においては、比較的厚
い銅基板を使用するので、更に放熱性が向上すること、
半導体装置３０の片側が平面状となるので、厚み方向に
嵩張らず、より薄い装置（例えば、ＩＣカード）を提供
できる利点がある。

【００１６】前記実施の形態においては、金属基板の材
質及び厚みを特定して説明したが、これより薄い場合で
あっても、厚い場合であっても本発明は適用される。ま
た、連結半導体装置は、半導体装置の個数を特定して説
明したが、本発明はその数には限定されない。更には、
前記実施の形態においては、それぞれ外部接続端子ラン
ドに半田ボールを固着していたが、この部分にバンプを
形成することも可能である。そして、前記実施の形態に
おいては、各半導体装置をポッティング樹脂モールドを
行って製造しているが、インジェクション樹脂モールド
を行って各半導体装置を製造してもよい。

【００１７】

【発明の効果】請求項１〜４記載の半導体装置の製造方
法は、複数の半導体装置を連結状態で同時に製造するの
で、効率が良く安価な大量生産が可能である。そして、
金属基板に窪み部を設けて半導体素子を搭載しているの
で、より薄いＢＧＡ型の半導体装置を提供できる。特
に、請求項２記載の半導体装置の製造方法においては、
窪み加工がプレス処理によって形成されているので、短
時間で正確な一括加工が行える。そして、請求項３記載
の半導体装置の製造方法においては、窪み加工がエッチ
ング処理によって行われているので、その処理が簡単で
あり、特別な金型等を必要としない。そして、金属基板
の側面を平面状に保持できるので、より薄い半導体装置
を提供できる。更には、金属基板シート内に滞有する内
部残留応力が少なくなり、金属基板シートの変形の発生
を防ぐことができ、平坦度が著しく向上する。その結果
として、半田ボール又はバンプのコプラナリティの向上
が可能となる。請求項４記載の半導体装置の製造方法に
おいては、回路基板シートの外部接続端子ランドを除く
部分には、ソルダーレジスト膜が形成されているので、
半田ボールの固着が容易となると共に、リードパターン
の保護が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法によって製造された半導体装置の部分断面図で
ある。

【図２】同半導体装置を縦横に接続した連結半導体装置
の平面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法によって製造された半導体装置の部分断面図で
ある。

【図４】従来例に係る半導体装置の製造方法を示す説明
図である。

【図５】従来例に係る半導体装置の製造方法を示す説明
図である。

【符号の説明】

１０ 半導体装置 １１ 銅基板
（金属基板） １２ 回路基板 １２ａ ガラスクロスエポキシ樹脂板 １３ 素子搭載
部 １４ 半導体素子 １５ リードパ
ターン １６ リード １７ ボンディ
ングワイヤ １８ 外部接続端子ランド １９ 半田ボー
ル ２０ ポッティング樹脂 ２１ ソルダー
レジスト膜 ２２ 開口部 ２３ 連結半導
体装置 ２４ 下地めっき層 ２５ プリプレ
グ層 ２６ 端子パッド ２７ 切り取り
線 ３０ 半導体装置 ３１ 銅基板
（金属基板） ３２ 素子搭載部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に半導体素子が搭載され、その周囲
   には該半導体素子の複数の電極パッドにボンディングワ
   イヤを介して連結された複数のリードからなるリードパ
   ターンを有し、しかもそれぞれの前記リードにはグリッ
   ドアレイ状に配置されて接続端子となる複数の半田ボー
   ル又はバンプが設けられた半導体装置の製造方法であっ
   て、 所要数の前記半導体装置が縦横に並置可能な広さを有す
   ると共に熱伝導性の良好な金属基板シートを用意し、そ
   れぞれの半導体装置の素子搭載部の窪み加工を行って、
   その周囲より下部位置に形成すると共に、その表面に所
   定の下地めっきを行う第１工程と、 前記金属基板シート上に形成される複数の半導体装置の
   素子搭載部に符合する開口部が形成され、しかも該開口
   部の周囲には、該開口部に配置される半導体素子に連結
   されるリードパターンがエッチング加工によって形成さ
   れた回路基板シートを用意する第２工程と、 前記第１工程で製造された金属基板シートに、前記第２
   工程で用意された回路基板シートをそれぞれの前記素子
   搭載部に開口部を一致させて接合して半導体素子搭載基
   板シートを造る第３工程と、 前記半導体素子搭載基板シートを搬送プレート上に位置
   決め載置し、前記半導体素子搭載基板シートをＸ方向及
   びＹ方向に所定距離だけ移送して、それぞれの素子搭載
   部に半導体素子を搭載し、所定のワイヤボンディングを
   行ってそれぞれの半導体素子の端子パッドと前記リード
   パターンとを連結する第４工程と、 それぞれの前記半導体素子及びワイヤボンディングされ
   た部分を、ポッティングモールド又はインジェンクショ
   ンモールドにより樹脂封止する第５工程と、 前記リードパターンの各外部接続端子ランドに前記半田
   ボール又はバンプを形成する第６工程と、 以上の工程によって、半導体装置が縦横に並置された連
   結半導体装置から単一の半導体装置を切断分離する第７
   工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 第１工程における前記窪み加工は、プレ
   ス処理によって行う請求項１記載の半導体装置の製造方
   法。
3. 【請求項３】 第１工程における前記窪み加工は、エッ
   チング処理によって行う請求項１記載の半導体装置の製
   造方法。
4. 【請求項４】 第２工程において、前記回路基板シート
   の前記外部接続端子ランドを除く部分には、ソルダーレ
   ジスト膜が形成されている請求項１〜３のいずれか１項
   に記載の半導体装置の製造方法。